高效真空吸塵器集塵袋紙質(zhì)量的影響因素

苗　紅　晁儲(chǔ)萌　劉文波,2　趙　濤,2

(1.中輕特種纖維材料有限公司,河北廊坊,065001;

2.中國(guó)制漿造紙研究院,北京,100102)

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高效真空吸塵器集塵袋紙質(zhì)量的影響因素

苗紅1晁儲(chǔ)萌1劉文波1,2趙濤1,2

(1.中輕特種纖維材料有限公司,河北廊坊,065001;

2.中國(guó)制漿造紙研究院,北京,100102)

摘要：研究了商品木漿和打漿度、滌綸纖維纖度和配比、水溶性纖維用量、表面施膠膠液濃度、紙機(jī)各部壓力、環(huán)境濕度等對(duì)吸塵器集塵袋紙性能的影響。

關(guān)鍵詞：吸塵器集塵袋紙；打漿度；化學(xué)纖維；表面施膠

普通清潔工具清潔容易起灰塵,導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病、角落不易清潔、易滋生細(xì)菌、污染雙手,且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。吸塵器可以有效地解決這些問(wèn)題,用作吸塵器內(nèi)集塵袋材質(zhì)的選用正逐步由無(wú)紡布材質(zhì)向天然植物纖維材質(zhì)過(guò)渡。紙質(zhì)吸塵袋具有環(huán)境友好、使用更換方便等優(yōu)點(diǎn),其使用量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。中輕特種纖維材料有限公司經(jīng)過(guò)研發(fā),成功生產(chǎn)出了性能優(yōu)良的吸塵器集塵袋紙(以下簡(jiǎn)稱集塵袋紙)。現(xiàn)對(duì)集塵袋紙開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中影響產(chǎn)品性能的因素進(jìn)行總結(jié)和探討,以供相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)參考。

1集塵袋紙的生產(chǎn)

1.1生產(chǎn)工藝流程

采用木漿配以化學(xué)纖維原料,在圓網(wǎng)造紙機(jī)抄造集塵袋紙,生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1　集塵袋紙生產(chǎn)工藝流程

1.2主要工藝條件

1.2.1原料的選用

商品木漿：云景漿、白玉漿、雄獅漿、IP漿、銀星漿。對(duì)各種商品木漿進(jìn)行纖維分析和實(shí)驗(yàn)室手抄片性能檢測(cè)分析,選出合適的商品木漿。

化學(xué)纖維：滌綸纖維(①1.67 dtex×6 mm,②1.67 dtex×10 mm,③1.67 dtex×12 mm,④3.33 dtex×6 mm),購(gòu)于上海聚志貿(mào)易有限公司；水溶性PVA纖維,購(gòu)于四川維綸公司。

木漿與不同長(zhǎng)度和粗度的滌綸纖維、水溶性PVA纖維(用量為5%和10%)按不同配比抄造手抄片,檢測(cè)各項(xiàng)性能。

1.2.2工藝條件

化學(xué)纖維(滌綸纖維、水溶性PVA纖維)在水力碎漿機(jī)中分散2～3 min,直接泵送至成漿池。

商品木漿經(jīng)水力碎漿機(jī)碎解,碎漿濃度>3.5%,泵送至貯漿池,加水調(diào)節(jié)漿濃至3.5%，用圓盤(pán)磨漿機(jī)進(jìn)行打漿處理,不下刀僅疏解,過(guò)一遍盤(pán)磨,通過(guò)量30～33 m3/h。在成漿池中加入濕強(qiáng)劑,加水調(diào)節(jié)漿濃至1.5%左右,上網(wǎng)濃度控制在0.1%左右。

在圓網(wǎng)造紙機(jī)上抄造集塵袋紙,抄造時(shí)視分散情況和網(wǎng)槽中的液位在網(wǎng)前恒位箱中加入分散劑陰離子型聚丙烯酰胺(APAM)。分散劑的配制方法如下：分散濃度0.03%；在加有10 m3水的APAM制備槽中開(kāi)啟攪拌器,然后緩慢均勻加入3 kg的APAM顆粒,直至溶解即可。紙機(jī)車(chē)速≥50 m/min。視生產(chǎn)實(shí)際情況調(diào)整分散劑的用量。

造紙機(jī)的干燥曲線見(jiàn)表1(參考值,可視生產(chǎn)情況酌情調(diào)整)。抄造的集塵袋紙下機(jī)水分控制在5%～6%。

表1　干燥曲線

1.3產(chǎn)品質(zhì)量要求

根據(jù)產(chǎn)品使用要求,制定集塵袋紙質(zhì)量要求如表2所示。不同定量的集塵袋紙質(zhì)量指標(biāo)要求不同,在生產(chǎn)工藝上也有較大差異。

表2　集塵袋紙產(chǎn)品質(zhì)量要求

2結(jié)果與討論

2.1木漿的選擇

集塵袋紙要求強(qiáng)度高、透氣性能好等。采用L&W纖維分析儀對(duì)幾種常用的針葉木漿纖維的長(zhǎng)度、寬度[1～3]進(jìn)行分析,分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　各種商品木漿的纖維分析

影響透氣量的因素一般是纖維孔隙率、細(xì)小纖維組分、成紙緊度。從表3中數(shù)據(jù)可以看出,云景漿纖維平均長(zhǎng)度和寬度均最大,銀星漿纖維平均長(zhǎng)度和寬度最小。纖維長(zhǎng)度和寬度較大的情況下,纖維交織孔徑理論上應(yīng)該會(huì)大,寬度≥35 μm的纖維比例越大,其細(xì)小纖維含量越少,透氣性能越好。為了進(jìn)一步驗(yàn)證,將這幾種漿料分別單獨(dú)抄造手抄片。

長(zhǎng)度和寬度不同的漿料單獨(dú)抄造手抄片,測(cè)定其透氣量和耐破指數(shù)。目標(biāo)定量約為30 g/m2,緊度0.36～0.39 g/cm3,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　各種漿料手抄片定量為30 g/m2時(shí)的性能

結(jié)合表3的分析結(jié)果,云景漿纖維平均長(zhǎng)度和寬度均最大,從表4可以看出,在相同定量下,云景漿手抄片的緊度最小,透氣量最大；而銀星漿纖維平均長(zhǎng)度和寬度均最小,其手抄片緊度最大,透氣量最小。云景漿和銀星漿手抄片耐破指數(shù)都優(yōu)于其他3種漿料。纖維越短、細(xì)小纖維越多,纖維間交織越緊密,纖維間的間隙越小,所以成紙的緊度會(huì)增大。在這5種漿料中,云景漿手抄片兼具透氣量高和耐破指數(shù)高的特點(diǎn)。故集塵袋紙的生產(chǎn)中選用云景漿為主要纖維原料。

2.2木漿對(duì)手抄片透氣性的影響

云景漿打漿至不同的打漿度：①只疏解，打漿度13.0°SR；②打漿至14.5°SR；③打漿至16.5°SR。按照云景漿∶滌綸纖維(1.67 dtex×6 mm)=85∶15的配比,抄造集塵袋紙手抄片。不同打漿度云景漿配抄對(duì)集塵袋紙手抄片透氣量的影響見(jiàn)圖2。

圖2　不同打漿度的云景漿對(duì)集塵袋紙透氣量影響

由圖2可以看出,云景漿經(jīng)打漿處理,隨打漿度的提高,配抄的手抄片透氣量迅速減小。隨著打漿的進(jìn)行,纖維平均長(zhǎng)度逐漸下降,纖維結(jié)合力不斷提高,手抄片平均孔徑逐漸變小,厚度逐漸降低,隨著打漿度上升,纖維被切斷；纖維脫離出更多的游離羥基,纖維結(jié)合力增大,使得成紙的孔隙率下降,因而手抄片的透氣量下降。

表5　配比不同粗度和長(zhǎng)度的滌綸纖維對(duì)集塵袋紙性能的影響

2.3化學(xué)纖維

生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明,全木漿抄造的集塵袋紙普遍存在透氣量低、撕裂度小等缺點(diǎn),通常若通過(guò)增加黏結(jié)劑來(lái)提高紙張強(qiáng)度,則會(huì)造成紙張透氣量的明顯下降,同時(shí)生產(chǎn)成本上升。經(jīng)過(guò)研究,本實(shí)驗(yàn)采用木漿和化學(xué)纖維配抄來(lái)抄造集塵袋紙,以探索不同規(guī)格及種類(lèi)的化學(xué)纖維對(duì)吸塵袋紙透氣性和強(qiáng)度性能的增強(qiáng)效果。

2.3.1滌綸纖維

圓形截面的滌綸超短纖維表面十分光滑[4-5],采用一定比例不同粗度和長(zhǎng)度的滌綸纖維:1#1.67 dtex×6 mm、2#1.67 dtex×10 mm、3#1.67 dtex×12 mm、4#3.33 dtex×6 mm，與木漿纖維配抄生產(chǎn)集塵袋紙,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

配比滌綸纖維所抄造的集塵袋紙具有透氣度高、氣阻低,有利于氣體和液體等介質(zhì)的通過(guò)并減少壓力損失,同時(shí)這種紙耐油、有較強(qiáng)的韌度和強(qiáng)度。由表5可知,滌綸纖維長(zhǎng)度從6 mm增至12 mm,紙張透氣量基本不變,但撕裂度有了明顯提高,其原因可能是隨纖維長(zhǎng)度增加,接觸點(diǎn)增多,摩擦阻力越大,參與拉出和撕斷的纖維也越多,拉出和撕斷時(shí)所需的力越大,撕裂強(qiáng)度越高。粗度從1.67 dtex增加至3.33 dtex,透氣量基本沒(méi)有變化,強(qiáng)度有一定的提高。粗度從1.67 dtex增至3.33 dtex,吸塵袋紙透氣量基本不變,說(shuō)明滌綸纖維長(zhǎng)度和粗度對(duì)透氣量影響很小,考慮到生產(chǎn)實(shí)際,粗度大的滌綸纖維不易分散,且生產(chǎn)出的產(chǎn)品發(fā)硬,故一般選擇粗度為1.67 dtex的滌綸纖維。生產(chǎn)高撕裂度的產(chǎn)品可以采用1.67 dtex×12 mm的長(zhǎng)滌綸纖維。

2.3.2水溶性PVA纖維

漿料中加入水溶性PVA纖維,可提高紙張的強(qiáng)度指標(biāo),但水溶性纖維的使用對(duì)溫度要求較為嚴(yán)格。在生產(chǎn)中,烘缸干燥溫度一般控制在比水溶性纖維溶解溫度低5～10℃左右較好,溫度過(guò)高,干燥時(shí)間長(zhǎng),水溶性纖維呈全溶狀態(tài),充滿紙漿纖維之間的空隙,使得抄造的紙張發(fā)硬、發(fā)脆、強(qiáng)度下降；溫度過(guò)低、干燥時(shí)間短,水溶性纖維未融化,起不到黏結(jié)增強(qiáng)作用。紙機(jī)大缸溫度一般控制在95℃左右,故選擇水溶溫度為90℃的水溶性PVA纖維[6]為增強(qiáng)纖維,與云景漿和滌綸纖維(1.67 dtex×6 mm)按不同的配比抄造集塵袋紙。配比方案為：①云景漿∶滌綸纖維∶水溶性PVA纖維=80∶10∶10；②云景漿∶滌綸纖維∶水溶性PVA纖維=85∶10∶5；③云景漿∶滌綸纖維∶水溶性PVA纖維=85∶5∶10。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可以看出,方案①效果最佳,水溶性PVA纖維能明顯提高紙張的撕裂度。這是由于水溶性PVA纖維[7]在紙張干燥過(guò)程中,水溶性纖維能溶解成半溶狀黏結(jié)纖維,將木漿纖維和滌綸纖維黏結(jié)起來(lái),從而提高紙張的強(qiáng)度。隨著水溶性PVA纖維加入量的增加,黏結(jié)增強(qiáng)作用逐漸明顯[8]。但考慮到水溶性PVA纖維成本高,進(jìn)一步提高水溶性PVA纖維用量意義不大,并且在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)水溶性PVA纖維用量超過(guò)5%極易粘缸,斷紙頻繁,成品率低,不利于紙張抄造,綜合考慮,水溶性PVA纖維在實(shí)際生產(chǎn)中添加量控制在5%左右。

表6　不同配比對(duì)抄造集塵袋紙手抄片性能的影響

表7　不同膠液對(duì)集塵袋紙手抄片性能的影響

2.4表面施膠膠液濃度的選擇

采用氧化淀粉(OS)作為表面施膠劑。OS以優(yōu)質(zhì)木薯淀粉為原料,經(jīng)過(guò)特殊加工處理而成,具有糊化溫度低、糊化速度快、凝沉性弱、黏度穩(wěn)定、流動(dòng)性好、蛋白質(zhì)含量低、沉淀少、黏結(jié)力強(qiáng)、成膜性好等特點(diǎn)。通過(guò)表面施膠可提高紙張強(qiáng)度。本實(shí)驗(yàn)采用浸漬不同濃度的表面施膠膠液的方法進(jìn)行手抄片的表面施膠,表面施膠液濃度方案：①5%；②8%；③10%；④8%OS+2%丙烯酸樹(shù)脂(PB-2060)。對(duì)表面施膠的手抄片進(jìn)行性能檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知,隨著表面施膠液濃度的增大,施膠量增大,集塵袋紙耐破度有明顯提高,透氣量基本不變；施膠液中加入PB-2060,表面施膠后手抄片耐破度顯著提高,并且具有了一定抗水性?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)干燥能力和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求,施膠量以5～6 g/m2為宜。

2.5紙機(jī)各部壓力

在圓網(wǎng)造紙機(jī)上生產(chǎn)55 g/m2集塵袋紙,紙機(jī)壓榨部和表面施膠的壓力對(duì)集塵袋紙性能的影響見(jiàn)表8。各部壓力方案：①真空壓榨輥0.15 MPa,表面施膠輥0.3 MPa；②真空壓榨輥0.05 MPa,表面施膠輥0.3 MPa；③真空壓榨輥0 MPa,表面施膠輥0.2 MPa；④真空壓榨輥0 MPa,表膠輥0.15 MPa。

表8　紙機(jī)壓榨部、表面施膠壓力對(duì)集塵袋紙性能的影響

由表8數(shù)據(jù)可知,方案①和方案②對(duì)比,壓榨壓力對(duì)吸塵器集塵袋紙的透氣量影響較大,隨著壓榨壓力的降低,紙張透氣量呈逐漸增加的趨勢(shì),在一定范圍內(nèi)壓榨壓力對(duì)紙張的耐破度和撕裂度影響較小。對(duì)比方案③和方案④,在一定范圍內(nèi),表面施膠壓力對(duì)紙張透氣量影響較小,對(duì)強(qiáng)度有一定影響,原因是表面施膠壓力降低,施膠量增大,使得紙張強(qiáng)度提高。實(shí)際生產(chǎn)中可通過(guò)調(diào)整漿料配比、打漿度及壓榨壓力改善紙張物理性能指標(biāo)。

2.6環(huán)境濕度

通過(guò)統(tǒng)計(jì)一年來(lái)不同溫濕度產(chǎn)品指標(biāo),發(fā)現(xiàn)集塵袋紙透氣量、耐破度幾乎不受溫濕度影響,但抗張強(qiáng)度和撕裂度受濕度影響較大,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表9。

由表9可知,不同溫度(30℃、25℃)、同樣相對(duì)濕度60%時(shí),抗張強(qiáng)度偏低,但撕裂度明顯增大。分析原因隨著濕度的增加,紙張水分含量也會(huì)增加,空氣相對(duì)濕度大,纖維吸水潤(rùn)脹,降低了纖維的結(jié)合力,單位寬度的紙?jiān)诶鞌嗔亚八艹惺艿淖畲髲埩p少。含水量增加使纖維潤(rùn)脹,增加纖維彈性,使纖維間的接觸面積增大,造成摩擦力增大,從而撕裂時(shí)從紙張中拉出纖維的作用力增大[9]。

表9　不同溫度、濕度下集塵袋紙的性能

通過(guò)總結(jié)出的規(guī)律,一般北方每年7— 9月濕度大(50%～60%RH),在此期間應(yīng)盡量通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝提高產(chǎn)品的抗張強(qiáng)度。

3結(jié)論

3.1與其他針葉木漿相比,云景漿纖維粗度大、纖維較長(zhǎng),相同條件下成紙的透氣度和強(qiáng)度較高,比較適合吸塵器集塵袋紙的生產(chǎn)。選用云景漿,漿料僅疏解不打漿,紙機(jī)各部分壓力盡可能低,對(duì)吸塵器集塵袋紙透氣性能有明顯改善。

3.2隨著滌綸纖維長(zhǎng)度增大,撕裂度有明顯的提高。水溶性PVA纖維用量控制在5%左右,既可增加紙張的強(qiáng)度,又利于生產(chǎn)操作。

3.3表面施膠氧化淀粉(OS)濃度越大,產(chǎn)品的強(qiáng)度越高,適當(dāng)增加丙烯酸樹(shù)脂(PB-2060),既可以提高產(chǎn)品的強(qiáng)度，又可以使產(chǎn)品具有抗水性。

3.4環(huán)境溫度對(duì)吸塵袋紙的各指標(biāo)幾乎沒(méi)有影響,但環(huán)境相對(duì)濕度增大使得吸塵袋紙的抗張強(qiáng)度顯著降低,但有利于撕裂度。

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(責(zé)任編輯：馬忻)

The Factors Influencing the Performance of Dust Bag Paper for Vacuum Cleaners

MIAO Hong1,*CHAO Chu-meng1LIU Wen-bo1,2ZHAO Tao1,2

(1.SinolightSpecialtyFiberProductsCo.,Ltd.,Langfang,HeibeiProvince, 065001；2.ChinaNationalPulpandPaperResearchInstitute,Beijing, 100102) (*E-mail: miao2616529@163.com)

Abstract：The influences of several factors including the kinds of softwood fiber, beating degree of pulp, fineness and proportion of chemical fiber； amount of water-soluble fiber; concentration of surface sizing agent; pressure of paper press section, and environmental humidity on the performance of dust bag paper for vacuum cleaners were studied in this paper.

Key words：dust bag paper； beating degree of pulp； chemical fiber； surface sizing

中圖分類(lèi)號(hào)：TS762

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.03.005

收稿日期：2015-11-13(修改稿)

作者簡(jiǎn)介：苗紅女士，工程師；主要從事新品研發(fā)、工藝技術(shù)改進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量管控工作。